制造商B9Creations3D助力仿生章魚吸盤的研發(fā)

2023年5月，南極熊獲悉，位于美國南達科他州的樹脂3D打印機制造商B9Creations開發(fā)了仿生章魚觸手的3D打印粘性皮膚。


△B9Creations 標志。

B9Creations
B9Creations 提供一流的 3D 打印硬件、軟件、附件、材料和可定制的解決方案，這些解決方案在可重復性、可靠性和易用性方面樹立了新的行業(yè)標準。B9Creations作為數(shù)字制造技術的全球供應商，已成為生產(chǎn)、速度和價值的行業(yè)領導者。它現(xiàn)在是增材制造市場的領導者，服務于醫(yī)療保健、航空航天和國防、原型制作和制造、教育和研究、奢侈品制造等領域的高精度應用。B9Creations 為強生、孩之寶、Stuller, Inc.、Medtronic、Procter & Gamble 等客戶提供服務，其認證經(jīng)銷商遍布全球近 70 個國家

B9Creations 稱這種開創(chuàng)性的3D打印仿生結構表示增材制造技術能夠應對復雜的人類挑戰(zhàn)，并在多個領域具有巨大潛力，此次打印的章魚觸手具有粘附可調性，同時能夠將傳感和控制結合在一起。3D打印的粘性皮膚具有章魚和其他頭足類動物的觸覺和控制特性，具有強大且可逆的水下附著力。這項新開發(fā)有可能服務于許多先進的應用，包括水下粘合劑、醫(yī)療設備、水下施工、海洋勘探、潛水和游泳設備，以及國防領域。



以章魚為靈感的 3D 打印皮膚

雖然已經(jīng)有許多涉及到了3D打印仿生領域，但目前基于粘合劑的機械手普遍缺乏傳感和控制能力，研究人員往往利用笨重的光學和基于聲音的接近傳感器，由于這些傳感器的尺寸較大，將這些傳感器集成到合成粘合劑中具有一定的挑戰(zhàn)，同時操縱和抓取能力也受到限制。   

為了解決上述存在的問題，B9Creations將可切換的粘合劑組件與集成的感官系統(tǒng)結合在一起，還引入了用于自動粘附激活和釋放的處理和控制機制。這種緊密集成的系統(tǒng)可以智能控制多個粘合元件，從而可以在干燥和潮濕的環(huán)境中進行靈巧的操作。


△章魚觸手激發(fā)了這種新的粘性皮膚技術。照片來自 B9Creations。

研究團隊從章魚吸盤中得到靈感，開發(fā)出了一種新型仿生神經(jīng)系統(tǒng)，能夠在幾毫秒內檢測到物體并自動開啟粘附反應。在將這種3D打印的粘性皮膚應用于可穿戴的手抓手后，科學家們創(chuàng)造了一種能夠在水下環(huán)境中操縱物體的新方法。該粘合元件使用 B9Creations 3D 打印機生產(chǎn)的模具制成，還添加了用于物體檢測的微型激光雷達光學傳感器，與可快速切換的粘合劑結合以實現(xiàn)實時物體操縱。



●據(jù)稱，這些手套將為游泳者和潛水員提供更好的抓地力，還可以開發(fā)其他仿生可穿戴設備，例如潛水服和泳帽，以減少阻力，使用戶能夠更有效地在水中移動。

●在醫(yī)療領域的其他地方，B9Creations 表示，這種受章魚啟發(fā)的皮膚的特性可用于生產(chǎn)可粘附在器官和組織上的醫(yī)用粘合劑。

●水下建設，如管道和海上風力渦輪機安裝項目，也被指出是一種潛在用途。 水下機器人的抓地力也可以通過這項新技術得到加強，在收集樣本和探索深海棲息地時實現(xiàn)更大的機動性和靈巧性。

●在國防工業(yè)中，新型水下粘合劑可用于生產(chǎn)可以牢固地粘附在船舶和潛艇側面的機器人或設備。此外，該技術還可用于為敏感設備和基礎設施創(chuàng)建防篡改設備。      

△B9Creation 核心系列研究實驗室工作流程。照片來自 B9Creations。

增材制造中的仿生學
3D打印已經(jīng)在仿生學領域大放異彩：

●2022年，一組國際研究人員從螳螂蝦中發(fā)現(xiàn)了一種保護，生產(chǎn)出了抗損傷的陶瓷復合材料。數(shù)字光處理 (DLP) 3D 打印用于生產(chǎn)復雜的陶瓷復合結構，與純陶瓷相比，強度提高了 213%。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些仿生結構將硬度提高了 116 倍，并實現(xiàn)了使用傳統(tǒng)技術無法生產(chǎn)的復雜幾何形狀。

●早在 2021 年，弗萊堡大學和斯圖加特大學的研究人員就開發(fā)了一種4D 打印可穿戴醫(yī)療設備的方法，可以自動適應患者的解剖結構。研究人員在開發(fā)這一工藝時，從空氣馬鈴薯植物（Dioscorea bulbifera）的繁殖機制中汲取了靈感。通過這種方法，科學家們成功地 4D 打印出一種自緊矯形手腕夾板。